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7.7《动能定理的应用（一）》教学设计(1课时)【教学内容】高中物理人教版必修2第七章第7节动能和动能定理【教材分析】功和能是物理学的基本观点，“动能定理”是高中力学的重要内容，也是解决动力学问题的重要工具。
在前面系统地学习《动能和动能定理》后，为了深化学生对动能定理的认知和掌握，本节通过补充两道经典例题，强化学生从功能关系的角度规范化解题，形成正确的解题思想，学会从物理规律本身的特点出发考虑问题；并在实例的分析和讲评中体会动能定理处理多过程、复杂运动时的快捷与便利。
【学情分析】学生在前面的学习中对“动能”和“动能定理”有了初步认知，对于应用动能定理解决一个力、单一过程较为熟练，但是涉及到斜面问题、多个力、多阶段的时，如何计算摩擦力的功，如何计算求总功，如何应用动能定理解决还是不小的挑战。
为了系统掌握动能定理的解题思路，更好的理解动能定理的意义，本节通过两道典型的例题归纳出应用动能定理解题的一般步骤和分析多过程的思路。
【教学目标】1.知识与技能（1）知道动能定理的适用范围，进一步巩固动能定理的内容和表达式。
（2）明确应用动能定理解题的步骤；（3）能应用动能定理分析和解决相关物理问题，理解动能定理丰富内涵。
2.过程与方法（1）通过复习巩固动能定理的内容和表达式，总结动能定理的适用范围。
针对常见的物理现象和物理问题，正确应用动能定理；（2）通过常见的单过程（匀变速直线运动）物理问题归纳出应用动能定理的步骤。
通过多过程的物理问题使学生掌握解决力学问题的思维程序，学会解决力学综合问题的方法；（3）通过小组合作讨论与教师点拨，使学生体会到外力做功与动能变化的关系。
3.情感态度与价值观（1）通过解决实际问题，培养认真仔细有序的分析习惯；（2）具体问题具体分析，提高思维的客观性和准确性。
【教学重点】应用动能定理解题的步骤和动能定理对多过程问题的应用【教学难点】受力分析，熟练计算合外力的功，根据需要确定初、末状态【教学过程】复习导入：1.什么是物体的动能？动能大小的计算公式?2.动能定理的内容和表达式怎样？3.动能定理的适用范围?学生回忆：学生单独回答动能的定义、内容、适用范围一个学生板演动能大小的公式和动能定理的表达式承转过渡动能定理一节是本章的重点也是整个力学的重点，也是解决力学问题最常用的规律之一。
七、动能和动能定理一、教学目标1．知识和技能：⑴理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算；⑵理解动能定理及其推导过程；⑶知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算。
2．过程和方法：⑴体验实验与理论探索相结合的探究过程。
⑵培养学生演绎推理的能力。
⑶培养学生的创造能力和创造性思维。
3．情感、态度和价值观：⑴激发学生对物理问题进行理论探究的兴趣。
⑵激发学生用不同方法处理同一问题的兴趣，会选择用最优的方法处理问题。
二、设计思路动能定理是力学中一条重要规律，它反映了外力对物体所做的总功跟物体动能改变的关系，动能定理贯穿在本章以后的内容中，是本章的教学重点。
学习掌握它，对解决力学问题，尤其是变力做功，时间未知情况下的问题有很大的方便。
本课教学设计的过程为：由于本节内容较多又很重要，建议安排一节习题课，以达到良好的效果。
三、教学重点、难点1．重点：⑴动能概念的理解；⑵动能定理及其应用。
2．难点：对动能定理的理解。
四、教学资源斜面、质量不同的滑块、木块等五、教学设计的实验。
归纳：物体能够对外做功的本领越大，物体的能量就越大，实验中滑块的质量和速度越大，对外做功的本领越大，说明动能和物体的质量和速度有关。
提问：那么，到底如何定量的来表示动能呢？过渡：上一节课我们研究了做功和物体速度变化的关系，两者之间有什么关系？ 提问：那么比例系数为多少呢？如何去确定呢？设计情景：如图所示，某物体的质量为m ，在与运动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移l ，速度由v 1增加到v 2。
求做功和速度变化的关系？选择学生的答案，投影学生的解答过程，归纳，总结。
根据牛顿第二定律：ma F = ……①根据运动学公式：al v v 22122=-…②外力F 做功：Fl W = …………③由①②③得：21222121mv mv W -=思考：外力做功引起了什么量的变化？ 归纳：外力F 所做的功等于“221mv ”这个物理量的变化，所以在物理学中就用“221mv ”这个量表示物体的动能。
7.7 动能和动能定理教学目标一、知识与技能1. 理解动能的概念。
2. 熟练计算物体的动能。
3. 会用动能定理解决力学问题，掌握用动能定理解题的一般步骤。
二、过程与方法1. 运用演绎推导方式推导动能定理的表达式，体会科学探究的方法。
2. 理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法。
三、情感、态度与价值观1. 通过演绎推理的过程，培养对科学研究的兴趣。
2. 通过对动能和动能定理的演绎推理，使学生从中领略到物理等自然学科中所蕴含的严谨的逻辑关系，反映了自然界的真实美。
教学重点理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算。
教学难点1.探究功与物体速度变化的关系，知道动能定理的适用范围。
2.会推导动能定理的表达式。
教学过程一、导入新课传说早在古希腊时期（公元前200多年）阿基米德曾经利用杠杆原理设计了投石机，它能将石块不断抛向空中，利用石块坠落时的动能，打得敌军头破血流。
同学们思考一下，为了提高这种装置的杀伤力，应该从哪方面考虑来进一步改进？学习了本节动能和动能定理，就能够理解这种装置的应用原理。
二、新课教学（一）动能的表达式教师活动：大屏幕投影问题，可设计如下理想化的过程模型：设某物体的质量为m ，在与运动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移l ，速度由v 1增加到v 2，如图所示。
提出问题：1.力F 对物体所做的功是多大？2.物体的加速度是多大？3.物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？4.结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子？推导：这个过程中，力F 所做的功为W=Fl根据牛顿第二定律F=ma而2122v v -=2al ，即l=av v 22122- 把F 、l 的表达式代入W=Fl ，可得F 做的功W=av v ma 2)(2122-也就是W=21222121mv mv - 根据推导过程教师重点提示： 1.动能的表达式：E K =21mv 2。
2.动能对应物体的运动状态，是状态量。
自主构建物理情境——记《动能和动能定理》教学案例【课程标准】通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。
理解动能和动能定理。
用动能定理解释生活和生产中的现象。
【学习目标】1.在引入情景环节中，学生能准确说出影响动能的相关因素；2.通过小组讨论，学生能利用牛顿运动定律和运动学规律，完整地推导出外力做功与动能的关系；3.根据推导结果，学生能准确地提炼出动能定理的完整内容；4.在情景问题的分析与回答中，学生能举例归纳出动能和动能定理的特点；5.会用动能定理计算相关力学问题，通过问题的求解、讨论和对比，学生能总结出用动能定理解决恒力和变力做功问题的思路与方法，体会动能定理的解决问题的优越性。
【教学实录】[引入环节]老师：我想请一位同学配合我玩个游戏，空手接住我抛出的物体？（选择一位离讲台较远的学生）老师：如果运动中有个乒乓球向你飞来，你敢用手接吗？（提问某位同学，并回答，老师现场扔出一个乒乓球，同学接住）老师：这是同学们体育课上训练用的实心球，群殴抛出，请你接住。
（老师费力的拿出实心球，表现该球的质量很大，并作出抛球的姿势，学生见状，有躲闪的动作）老师：你为何要躲闪？学生：他的质量太大，我不敢接。
老师：好，那我换个质量小的玻璃球，但我想让他这样飞出，请你接住。
（老师用弹力弓摆出弹出一个玻璃弹珠的姿势。
同时发现学生又躲闪，甚至用书遮住自己的脸部）为什么你不敢接？学生：它速度太大了。
老师：质量大的物体你不敢接，速度大的物体你也不敢接，你能告诉我它们本质上有什么共同特点吗？学生：它们拥有的能量都很大。
老师：这种物体因运动而具有的能量，我们称之为动能。
下面我们就来看看玻璃弹珠的大动能。
（播放《慢镜头下的玻璃弹珠》视频）老师：从视频中我们看到被赋予了较大速度的弹珠，有着惊人的能量，所以高速公路上扔出的物品它的动能很大，相应的危险性也很大，所以我们要拒绝车抛。
（ppt 展示拒绝车抛的新闻图片） 老师：前面我们学过，被举高的物体具有重力势能，重力势能与物体的重力和高度有关；压缩或（拉伸）的弹簧有弹性势能，且与形变量和劲度系数有关；那么，动能与哪些因素有关呢？（答：质量和速度）那你们能说出他们之间的定性关系吗？速度越大（答：动能越大）；质量越大（答：动能越大）。
科学家们的研究永远不会满足于这种定性的关系。
老师：那么，他们之间到底是怎样的一种定量的关系呢？这就是本节课我们要解决的问题之一。
我们知道，做功是改变能量的一种方式。
（PPT 展示）重力做功→重力势能的变化弹力做功→弹性势能的变化外力做功→动能的变化老师：我们可以通过外力做功改变物体的动能作为研究的突破口，来研究动能的表达式。
[理论推导环节]老师：请同学们根据ppt 上的情境，利用我们前面学过的牛顿第二定律和力做功的知识推导出阻力f 和外力F 做功之和与v 1，v 2的关系。
（PPT 展示）推导情境：粗糙水平面上有一质量为m 的物体，在恒定外力F 作用下，物体发生一段位移l ，速度由v 1增加到了v 2，设动中所受阻力为f ，请利用上述信息，推导出阻力f 和外力F 做功之和与v 1，v 2的关系。
（分小组合作探究，实物投影某位学生的推导结果，该学生向同学说明推导的过程）学生：利用合外力做功l f F W )(-=、运动学的公式v v al 21222-=和牛顿第二定律公式ma f F =-可以得到)(21)(2122v v m s f F W -=-= 教师：这位同学回答的非常好，我把这个结果在整理一下，便得到这个表达式。
（ppT 投影：21222121)(mv mv s f F W -=-=） 老师：2121mv 表示的是物体初状态时的一个物理量，2221mv 表示的是物体末状态时的一个物理量，这两个量在过程终了与过程开始的差正好等于恒力F 和阻力f 所做的功，符合力做功改变物体动能所以这个量应该就是我们寻找的动能的表达式。
[规律形成环节][板书]一、动能1、E k =221mv 2、单位：焦耳（J ）1J=1N •m=1Kg •m 2/s 2老师：估算运动员百米冲刺时的动能。
(让学生思考，并讨论所需要的一些物理量的值) 学生：大概有3000J.老师：你是如何估算的？具体涉及到的一些数值有哪些，跟同学们说说。
学生：我选取运动员的质量为60kg ，冲刺的速度为10m/s,带入动能表达式，结果为3000J 。
老师：这位同学回答的很好。
（快速提问身边一位坐着的学生）你现在的动能是多少？学生：0J 。
（老师追问“如何解释为0”）因为我的速度是0，所以动能是0.老师：我记得毛泽东主席有一句著名的诗词：“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，你知道它描述的是什么情景吗？学生集体答：地球的自转。
老师：那你们还认为自己的速度是0吗？（学生处于思维的矛盾中）所以，请同学们记住，在这个动能的表达式中的速度不做特殊的说明，一般均是以地球为参考平面的。
所以刚才哪位同学回答的是正确的。
（ppT 展示以下内容）3、状态量：v 是瞬时速度（一般以地面为参考系）思考与讨论1：（1）重力势能有正有负，那动能有正负吗？4、标量：动能没有方向（2）：做匀速圆周运动的物体，动能变不变？学生：不变，因为它的速度大小不变。
老师：所以动能是标量。
通过前面的推导，我们得到了动能的表达式，请同学们再次仔细观察，这个等式的等号两边所表达的物理意义。
（PPT 展示：21222121)(mv mv s f F W -=-=，小组间相互2、表达式 212222mv mv W -=合 思考与讨论2：（1）合外力对物体做正功时，物体的动能如何变？合外力做负功时，情况又如何？学生：做正功是动能增加，负功时，动能减少。
（2）物体的动能不变时，能否说明物体所受的合外力为零呢？学生：不能，做匀速圆周运动的物体，动能不变，但合外力不为零。
老师：接下来，我们看一道例题。
（PPT 展示例题）例题1：一架飞机，质量为m=5.0×103kg ，起飞过程中从静止开始滑跑。
当位移达到l=5.3×102m 时，速度达到起飞速度v=60m/s 。
在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍。
求飞机受到的牵引力。
（学生独立计算后小组合作讨论，实物展示学生两种不同的解法，一个是用运动学公式求解，一个是用动能定理求解，两位学生分别对自己的解题过程，进行具体的说明）老师：从这两位同学的解题中，你们觉得哪种方法比较简单？（学生集体回答：用动能定理比较简单）教师总结：在不涉及时间的情况下，动能定理的使用一般比较简单其解题的一般步骤为：（PPT 展示一般步骤）（1）明确研究对象和研究过程；（2）对物体进行受力分析，明确各力做功的情况；（3）明确物体初末状态的动能；（4）根据动能定理列出具体方程。
（强调列式的规范）求合力功的两种方式：θcos l F W 合合=； •••+++=321W W W W老师：我们可以把这道题简化成如下模型：（动手演示，并PPT 投影简化模型）模型简化：静止在粗糙的水平轨道上，质量为m 的物体，在恒力F 和阻力f 作用下,运动的位移为L 。
老师：动能定理解决了单个过程中恒力做功的问题，那么对于解决多个过程的物理问题，动能定理是否还能体现出这样的优势呢？在刚刚这个模型的基础上，我们来进行改造。
质量为m=1kg 的物体从静止开始在水平拉力F=12N 的作用下，运动了位移L=0.5m 到达桌边缘，此时撤去拉力。
已知物体与桌面摩擦阻力f =3N,桌子的高度为 H=0.8m ，不计空气阻力，求物块落地的速度大小。
（小组讨论后，选小组代表上台展示解题过程，并作讲解。
教师点拨，选取另一小组解题过程对比，发现解题的共同点和不同点。
共同点：都求出了物体离开桌子时的速度；不同点：平抛运动落地速度求解用运动学公式和动能定理求解。
）教师：请同学比较在求解落地速度的时候两位同学的做法，哪个更简洁？（学生：动能定理解题）两位同学在解题过程中都计算了离开桌子的速度，有没有同学没有计算这个速度，就把落地速度求解出来了？（学生在合作学习过程中，相互讨论，彼此了解了各自的解题过程，有一个小组一致推荐某位同学的全过程解题思路，该同学上讲台展示，并作讲解。
）老师：动能定理不仅解决了单个过程，多过程的问题也能解决，但这些过程都是直线运动，那么动能定理能否解决曲线运动的问题呢？比如我们前面学过的过山车的模型，根据以往的知识，我们无法获得在圆轨道上的速度，接下来请同学们就这个模型，进行曲线运动的多过程问题的设计。
（小组合作讨论，通过观察，选择一位同学上台交流）学生：我设计的题目是这样的，质量为m 的小球，从A 点下滑，不计小球与轨道的摩擦。
为使小球不脱离轨道，求释放点A 离地面的高度。
（学生按小组讨论，由于时间关系，只有部分小组得出结论，关于该题的具体求解过程，学生课后完成。
）老师：通过上面我们自己的设计问题和求解，同学们体会到了动能定理解决问题的哪些优越性呢？教师总结：（1） 解决多过程问题;（2）不仅适用直线运动，还适用曲线运动；（3）不涉及物体运动的中间过程状态。
（4）不仅可以求恒力做功，还可以求变力做功；老师：在这情境中我们涉及到的力均是恒力，实际上，动能定理还能解决变力的问题。
但它也有一定的局限性：不能求速度的方向和物体运动的时间。
【课后说课及反思】根据设定的教学目标，本节课的重点是对动能公式和动能定理的理解与应用．动能定理的推导和应用则是本课的难点。
所以本节课的主要内容就是一个概念——动能和一个定理——动能定理，所以本节课定位为理论探究课。
为了避免纯理论学习的枯燥感，我故意在一开始安排了一个游戏环节作为引入，一是激发学生的学习的兴趣；二也是为了让同学体验身边的动能，并感受物理知识来源于生活，又融于生活。
根据学生只是定性知道动能与物体的质量和速度有关的前概念基础上，我在课本所给的模型上稍作了一点改动，模型上增加了一个摩擦阻力做功，这也为后面动能定理的得出，关于合外力做功做铺垫。
通过“外力做功能引起动能的变化”这一线索，利用牛顿动力学公式展开理论上推导和探究来寻找动能的表达式，这个推导过程在新课程中有两层意义：一是要适当展示前辈科学家建立科学概念、发现科学规律的过程；二是要在学生自己的学习中有根据、合乎逻辑的进行学习，了解知识是怎样得来的。
在授课模式上也尝试了变革，由传统教师讲变为推导加点评有学生小组合作学习完成。
关于新的物理概念的一些规律和特点，有些是无法通过学生短时间的自学和讨论获得的，所以本节课，我采用了问题情景教学法，在一个一个的问题设置中，突破新概念的一些规律和特点。
因为会用动能定理解决力学问题是本节课的能力培养点。
而课堂例题教学是对学生用动能定理解决力学问题掌握程度的很好的课堂评价。
